生物技术在林木育种的应用

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1、生物技术在林木育种的应用生物技术是指在离体培养条件下，人为地使植物细胞或组织繁殖增长，产生一些次生代谢物质，以及对生物体进行遗传修饰的各项技术总称。生物技术是近些年来新兴的技术，是迅速发展的领域，其内涵和外延尚在发展中。生物技术在林木育种上的应用研究，近年来也取得了较大进展，显示出巨大的潜力。生物技术得以发展的前提，是由于植物细胞具备再生完整植株的潜在能力，及细胞的全能性。细胞的全能性最早是由德国植物学家Haberlandt于1902年提出的。到1958年美国的植物生理学家Steward和德国植物学家Reinert

2、从胡萝卜的愈伤组织细胞悬浮培养中，诱导分化出了完整的小植株，证实了植物细胞的全能性存在，此后这一技术得到了迅速发展。应用于林木遗传育种中的生物技术主要包括组织培养、胚培养、胚乳培养、花药和花粉培养、单倍体技术、原生质体操作、基因工程等。利用这些技术可以对林木供试材料进行分离、筛选、遗传加工、培养、再生，进而创造或繁殖林木新品种。一、林木组织培养繁殖用组织培养技术进行植物的快速无性繁殖的方法简称为试管繁殖（propagationbytissueculture），也称微体繁殖或微型繁殖。繁殖的植株称试管苗，以此与种子苗

3、（实生苗）、扦插苗、嫁接苗相区别。试管繁殖具有繁殖率高、微型、无菌的特点，能在人工控温、控光的条件下生长、繁殖。如在间20m2的恒温室内，可年产100万株试管苗，并可不受气候条件限制，一年四季进行繁殖，到适宜的时间再移植于大田。林业的迅速发展需要大量优质苗木；良种更新换代频繁，特别是新育成品种，良种母树少，短期内要求提供大量良种苗木，按照传统繁殖方法难以达到这个要求。而利用组培育苗法，可有效地应用于快速繁殖推广良种。此外，采用试管培养可繁殖自然繁殖率低的植物、濒临绝种的资源植物、杂种F1代、三倍体与多倍体、自交不亲

4、和系、雄性不育系等植物，并能在较短的时间内提供大量所需优良品种的植株，从而加速引种、育种与良种的推广进程，简化制种程序。试管繁殖结合生长点培养法可大量繁殖去病毒植株，以达到复壮种性的目的。近年来，林木组培繁殖技术的研究有较大的发展。据不完全统计，现已研究成功的林木植物试管苗已达百余种，如松属、杉属、按属、杨属中的许多种，还有泡桐、银杏、枣、茶、棕桐、咖啡、椰子等，其中按树、杨树、辐射松和北美黄杉等已大面积应用于生产。按树组培工厂化育苗在我国也已大面积推广，澳大利亚、新西兰已分别实现用按树和辐射松试管苗造林，用幼芽培

5、养每年可繁殖上百万株。通过组培建立木本植物无性系时采用的材料有茎尖、茎段、形成层、叶、根、胚、下胚轴、上胚轴。花芽、花药、胚珠、珠心、雌配子体、果实等。一茎尖培养最为普遍。取样的部位不同，诱导效果亦有所不同，在杨树、杉木等的离体培养试验中均观察到这一现象。取样的季节也有影响，冬季取样，诱导效果较差，而以春季生长旺盛季节为佳。林木的组织培养程序主要包括4个阶段：第一阶段：无菌材料的建立与增殖的诱导。包括外植体的选择、常规方法的灭菌、培养基的选择等。无菌营养系的建立是快速繁殖良种的重要环节。首先对接种的外植体要严格选择

6、，挑选种性优良，树体健康，无病虫害，生长健壮发育饱满的芽条，进行灭菌消毒处理。对于含酚类物质较多的外植体，可将切取的材料浸入维生素液中处理，或在培养基中加入抗氧化剂，抑制组织切口氧化变褐。第二阶段：继代增殖。包括增殖途径的选择、最适继代间隔时间的选择、培养基的选择和激素的调整等。通常外植体的增殖有三种形式：（1）器官发生，形成不定芽；林木植物的器官发生（organogensis）植株再生包括直接的器官发生和间接的器官发生两条途径。间接器官发生是指先从外植体上诱导出愈伤组织，再从愈伤组织上诱导出不定芽或不定根原基的过

7、程。从愈伤组织表面或内部形成芽和根，其分化取决于培养基中细胞分裂素和生长素的比例，高浓度的细胞分裂素有利于芽的形成，而高水平的生长素诱导根的形成。另外，在愈伤组织培养过程中普遍存在高频率的多倍性或非整倍性现象，这是值得注意的问题。直接器官发生是指不经过愈伤组织阶段，直接从原始外植体上诱导产生不定芽或不定根的过程。这是木本植物器官发生植株再生的主要途径。直接器官发生植株再生的培养程序包括：①芽分生区诱导；②芽的发育和伸长；③根分生区的诱导；④再生植株的发育和移栽等。一般往往先诱导芽分化，然后将无根苗转入含有低浓度生长

8、素或不含生长素的培养基上诱导生根，形成完整植株后移入土壤中。（2）腋芽增殖植株再生腋芽增殖植株再生（plantregenerationbyauxiliarybudculture）与器官发生植株再生的培养程序基本相似，所不同的是幼芽的原始来源。腋芽增殖植株再生中的幼芽来自于外植体中现存的腋芽原基。腋芽增殖植株再生的优点是：①再生植株在遗传上比较稳定，自发变异频